Εναλλαγή σε μηχανές DC

Η εναλλαγή σε μηχανές συνεχούς ρεύματος νοείται ως φαινόμενα που προκαλούνται από αλλαγή της κατεύθυνσης του ρεύματος στα καλώδια της περιέλιξης του οπλισμού όταν μετακινούνται από τον έναν παράλληλο κλάδο στον άλλο, δηλαδή όταν διασχίζουν τη γραμμή κατά μήκος της οποίας βρίσκονται οι βούρτσες ( από το λατινικό commulatio — αλλαγή). Ας εξετάσουμε το φαινόμενο της εναλλαγής χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός οπλισμού δακτυλίου.

Στο σχ. Το σχήμα 1 δείχνει μια σάρωση μέρους της περιέλιξης του οπλισμού που αποτελείται από τέσσερα σύρματα, μέρος του συλλέκτη (δύο πλάκες συλλέκτη) και μια βούρτσα. Τα καλώδια 2 και 3 σχηματίζουν έναν βρόχο μεταγωγής, ο οποίος στο σχ. 1, το a φαίνεται στη θέση που καταλαμβάνει πριν από την εναλλαγή, στο σχ. 1, c — μετά την εναλλαγή, και στην εικ. 1, b — κατά την περίοδο μεταγωγής. Ο συλλέκτης και η περιέλιξη του οπλισμού περιστρέφονται προς την κατεύθυνση που υποδεικνύεται από το βέλος με ταχύτητα περιστροφής n, η βούρτσα είναι ακίνητη.

Τη στιγμή πριν από την αλλαγή, το ρεύμα οπλισμού Iya διέρχεται από τη βούρτσα, τη δεξιά πλάκα συλλέκτη και διαιρείται στο μισό μεταξύ των παράλληλων κλάδων της περιέλιξης του οπλισμού. Τα καλώδια 1, 2 και 3 και το σύρμα 4 σχηματίζουν διαφορετικούς παράλληλους κλάδους.

Μετά την εναλλαγή, τα καλώδια 2 και 3 άλλαξαν σε άλλο παράλληλο κλάδο και η κατεύθυνση του ρεύματος σε αυτά άλλαξε προς το αντίθετο. Αυτή η αλλαγή συνέβη σε χρόνο ίσο με την περίοδο μεταγωγής Tk, δηλ. στον χρόνο που χρειάζεται η βούρτσα για να μετακινηθεί από τη δεξιά πλάκα στην διπλανή αριστερή (στην πραγματικότητα η βούρτσα επικαλύπτει πολλές πλάκες συλλέκτη ταυτόχρονα, αλλά κατ 'αρχήν αυτό δεν επηρεάζει τη διαδικασία μεταγωγής) ...

Ρύζι. 1. Διάγραμμα της τρέχουσας διαδικασίας μεταγωγής

Μία από τις στιγμές της περιόδου μεταγωγής φαίνεται στο Σχ. 1, β. Το κύκλωμα προς εναλλαγή αποδεικνύεται ότι είναι βραχυκύκλωμα από τις πλάκες συλλέκτη και τη βούρτσα. Δεδομένου ότι κατά τη διάρκεια της περιόδου εναλλαγής υπάρχει μια αλλαγή στην κατεύθυνση του ρεύματος στον βρόχο 2-3, αυτό σημαίνει ότι ένα εναλλασσόμενο ρεύμα ρέει μέσω του βρόχου, δημιουργώντας μια εναλλασσόμενη μαγνητική ροή.

Το τελευταίο προκαλεί ε. Στον βρόχο μεταγωγής. και τα λοιπά. v. αυτο-επαγωγή eL ή αντιδραστικό e. και τα λοιπά. v. Σύμφωνα με την αρχή του Lenz, π.χ. και τα λοιπά. γ. η αυτοεπαγωγή τείνει να διατηρεί το ρεύμα στο καλώδιο στην ίδια κατεύθυνση. Επομένως, η κατεύθυνση του eL συμπίπτει με την κατεύθυνση του ρεύματος στον βρόχο πριν από την αλλαγή.

Υπό την επίδραση του ε. κ.λπ. γ. αυτο-επαγωγή στο βραχυκύκλωμα 2-3, ρέει μεγάλο πρόσθετο id ρεύματος, αφού η αντίσταση βρόχου είναι μικρή. Στο σημείο επαφής της βούρτσας με την αριστερή πλάκα, το ρεύμα id κατευθύνεται ενάντια στο ρεύμα οπλισμού και στο σημείο επαφής της βούρτσας με τη δεξιά πλάκα, η κατεύθυνση αυτών των ρευμάτων συμπίπτει.

Όσο πιο κοντά στο τέλος της περιόδου μεταγωγής, τόσο μικρότερη είναι η περιοχή επαφής της βούρτσας με τη δεξιά πλάκα και τόσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα ρεύματος. Στο τέλος της περιόδου μεταγωγής, η επαφή της βούρτσας με τη δεξιά πλάκα σπάει και σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό τόξο.Όσο υψηλότερο είναι το τρέχον αναγνωριστικό, τόσο πιο ισχυρό είναι το τόξο.

Εάν οι βούρτσες βρίσκονται στο γεωμετρικό ουδέτερο, τότε στο κύκλωμα μεταγωγής η μαγνητική ροή του οπλισμού προκαλεί π. και τα λοιπά. v. rotation of Hebr. Στο σχ. 2 δείχνει σε μεγέθυνση τους αγωγούς του βρόχου μεταγωγής που βρίσκονται στο γεωμετρικό ουδέτερο και την κατεύθυνση του e. και τα λοιπά. γ. eL αυτοεπαγωγής για τη γεννήτρια που συμπίπτει με την κατεύθυνση του ρεύματος οπλισμού σε αυτό το καλώδιο πριν από την ενεργοποίηση.

Η κατεύθυνση του Heb καθορίζεται από τον κανόνα του δεξιού χεριού και συμπίπτει πάντα με την κατεύθυνση του eL. Ως αποτέλεσμα, το id αυξάνεται ακόμη περισσότερο. Το ηλεκτρικό τόξο που προκύπτει μεταξύ της βούρτσας και της πλάκας συλλέκτη μπορεί να καταστρέψει την επιφάνεια του συλλέκτη, με αποτέλεσμα την κακή επαφή μεταξύ της βούρτσας και του συλλέκτη.

Ρύζι. 2. Διεύθυνση ηλεκτροκινητικής δύναμης στον βρόχο μεταγωγής

Για να βελτιωθούν οι συνθήκες μεταγωγής, οι βούρτσες μετατοπίζονται σε φυσική ουδετερότητα. Όταν οι βούρτσες βρίσκονται στο φυσικό ουδέτερο, το συμπεριλαμβανόμενο πηνίο δεν διασχίζει μια εξωτερική μαγνητική ροή και π. και τα λοιπά. v. η περιστροφή δεν προκαλείται. Εάν μετακινήσετε τις βούρτσες πέρα ​​από τη φυσική ουδετερότητα όπως φαίνεται στην εικ. 3, τότε στον βρόχο μεταγωγής η προκύπτουσα μαγνητική ροή θα προκαλέσει e. και τα λοιπά. με εκ, η διεύθυνση του οποίου είναι αντίθετη από τη διεύθυνση του e. και τα λοιπά. v. αυτεπαγωγή eL.

Με αυτόν τον τρόπο όχι μόνο ε. Θα αποζημιωθεί. και τα λοιπά. ν. περιστροφή, αλλά και ε. κ.λπ. v. αυτεπαγωγή (μερική ή ολική). Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η γωνία διάτμησης του φυσικού ουδέτερου αλλάζει συνεχώς, και επομένως οι βούρτσες συνήθως τοποθετούνται σε μετατόπιση σε κάποια μέση γωνία προς αυτό.

Μείωση του e. και τα λοιπά. μεστον περιλαμβανόμενο βρόχο οδηγεί σε μείωση του αναγνωριστικού ρεύματος και σε εξασθένηση της ηλεκτρικής εκκένωσης μεταξύ της βούρτσας και της πλάκας συλλέκτη.

Είναι δυνατό να βελτιωθούν οι συνθήκες μεταγωγής με την εγκατάσταση πρόσθετων πόλων (Ndp και Sdn στην Εικ. 4). Ο πρόσθετος πόλος βρίσκεται κατά μήκος του γεωμετρικού ουδέτερου. Για τις γεννήτριες, ο πρόσθετος πόλος με το ίδιο όνομα βρίσκεται πίσω από τον κύριο πόλο προς την κατεύθυνση περιστροφής του οπλισμού και για τον κινητήρα - αντίστροφα. Οι περιελίξεις των πρόσθετων πόλων συνδέονται σε σειρά με την περιέλιξη του οπλισμού με τέτοιο τρόπο ώστε η ροή Fdp που δημιουργείται από αυτά να κατευθύνεται στη ροή οπλισμού Fya.

Ρύζι. 3. Η κατεύθυνση της ηλεκτροκινητικής δύναμης στον βρόχο μεταγωγής όταν οι βούρτσες μετακινούνται πέρα ​​από το φυσικό ουδέτερο

Ρύζι. 4. Διάγραμμα κυκλώματος των περιελίξεων των πρόσθετων πόλων

Δεδομένου ότι και οι δύο ροές δημιουργούνται από ένα μόνο ρεύμα (ρεύμα οπλισμού), μπορείτε να επιλέξετε τον αριθμό των στροφών της περιέλιξης των πρόσθετων πόλων και το διάκενο αέρα μεταξύ αυτών και του οπλισμού, έτσι ώστε οι ροές να είναι ίσες σε αξία σε κάθε οπλισμό τρέχον . Η ροή του βοηθητικού πόλου θα αντισταθμίζει πάντα τη ροή του οπλισμού και έτσι π. και τα λοιπά. v. δεν θα υπάρχει περιστροφή στον βρόχο μεταγωγής.

Οι πρόσθετοι πόλοι συνήθως κατασκευάζονται έτσι ώστε η ροή τους να προκαλεί e στο κύκλωμα μεταγωγής. ρε. s ίσο με το άθροισμα eL + Εβρ. Στη συνέχεια, τη στιγμή του διαχωρισμού της βούρτσας από τη δεξιά πλάκα συλλέκτη (βλ. Εικ. 1, γ) δεν εμφανίζεται το ηλεκτρικό τόξο.

Τα βιομηχανικά μηχανήματα συνεχούς ρεύματος ισχύος 1 kW και άνω είναι εξοπλισμένα με πρόσθετους πόλους.