Пребацивање у ДЦ машинама

Пребацивање у машинама једносмерне струје подразумева се појава изазвана променом смера струје у жицама намотаја арматуре када се крећу од једне паралелне гране до друге, односно при преласку линије дуж које се четкице налазе (од латински цоммулатио — промена). Размотримо феномен комутације на примеру прстенасте арматуре.

На сл. На слици 1 приказан је снимак дела намотаја арматуре који се састоји од четири жице, дела колектора (две колекторске плоче) и четке. Жице 2 и 3 формирају преклопљену петљу, која на сл. 1, а је приказан у положају који заузима пре пребацивања, на сл. 1, ц — након пребацивања, а на сл. 1, б — током периода пребацивања. Намотај колектора и арматуре се ротирају у смеру означеном стрелицом са брзином ротације н, четкица мирује.

У тренутку пре укључивања, струја арматуре Ииа пролази кроз четкицу, десну колекторску плочу и дели се на пола између паралелних грана намотаја арматуре. Жице 1, 2 и 3 и жица 4 формирају различите паралелне гране.

Након пребацивања, жице 2 и 3 су се пребациле на другу паралелну грану, а смер струје у њима се променио на супротан. Ова промена се догодила у времену које је једнако временском периоду Тк, тј. у времену које је потребно четкици да се помери са десне плоче на суседну леву (у ствари, четкица преклапа неколико колекторских плоча одједном, али то у принципу не утиче на процес пребацивања) ...

Пиринач. 1. Дијаграм тренутног процеса комутације

Један од тренутака периода пребацивања приказан је на Сл. 1, б. Испоставља се да је круг који треба укључити кратак спој са колекторских плоча и четке. Пошто током комутационог периода долази до промене смера струје у петљи 2-3, то значи да кроз петљу тече наизменична струја стварајући наизменични магнетни флукс.

Ово последње индукује е. У укљученој петљи. итд. в. самоиндукција еЛ или реактивна е. итд. в. Према Ленцовом принципу, нпр. итд. ц) самоиндукција има тенденцију да задржи струју у жици у истом правцу. Према томе, смер еЛ се поклапа са смером струје у петљи пре пребацивања.

Под утицајем е. итд. ц) самоиндукција у кратком споју 2-3, тече велика додатна струја ид, пошто је отпор петље мали. На месту контакта четке са левом плочом ид струја је усмерена против струје арматуре, а на месту контакта четке са десном плочом смер ових струја се поклапа.

Што је ближе крају периода пребацивања, то је мања површина контакта четке са десном плочом и већа је густина струје. На крају периода укључивања, контакт четке са десном плочом се прекида и формира се електрични лук.Што је тренутни ИД већи, то је лук моћнији.

Ако се четке налазе на геометријском неутралном, онда у комутираном колу магнетни ток арматуре индукује е. итд. в. ротација Хебр. На сл. 2 приказује у увећаној размери проводнике склопљене петље смештене на геометријској неутралној и смеру е. итд. ц) самоиндуктивност еЛ за генератор који се поклапа са смером струје арматуре у овој жици пре укључивања.

Правац Хеб је одређен правилом десне руке и увек се поклапа са правцем еЛ. Као резултат, ид се још више повећава. Настали електрични лук између четке и колекторске плоче може уништити површину колектора, што резултира лошим контактом између четке и колектора.

Пиринач. 2. Правац електромоторне силе у комутационој петљи

Да би се побољшали услови пребацивања, четкице се померају на физичку неутралност. Када се четкице налазе на физичкој неутралној, укључени калем не прелази спољни магнетни флукс и е. итд. в. ротација није индукована. Ако померите четке изван физичке неутралности као што је приказано на сл. 3, онда ће у укљученој петљи резултујући магнетни флукс индуковати е. итд. са ек, чији је правац супротан смеру е. итд. в. самоиндукција еЛ.

На овај начин ће бити надокнађено не само е. итд. в.ротација, али и е. итд. в. самоиндукција (делимично или потпуно). Као што је раније поменуто, угао смицања физичког неутралног се стално мења, и стога се четке обично постављају померено под неким просечним углом у односу на њега.

Смањење е. итд. сау укљученој петљи доводи до смањења струје ид и слабљења електричног пражњења између четке и колекторске плоче.

Услове укључивања могуће је побољшати уградњом додатних стубова (Ндп и Сдн на сл. 4). Додатни стуб се налази дуж геометријске неутралне. За генераторе, истоимени додатни стуб се налази иза главног стуба у правцу ротације арматуре, а за мотор - обрнуто. Намотаји додатних полова су повезани у серију са намотајем арматуре на начин да се флукс Фдп који њима стварају усмерава на флукс арматуре Фиа.

Пиринач. 3. Правац електромоторне силе у склопној петљи када се четкице померају изван физичке неутралне

Пиринач. 4. Шема кола намотаја додатних полова

Пошто се оба флукса стварају једном струјом (струја арматуре), могуће је изабрати број завоја намотаја додатних полова и ваздушни размак између њих и арматуре тако да флуксови буду једнаки по вредности на свакој арматури. струја . Ток помоћног пола ће увек компензовати флукс арматуре и на тај начин е. итд. в. неће бити ротације у укљученој петљи.

Додатни полови су обично направљени тако да њихов флукс индукује е у комутираном колу. д. с једнак збиру еЛ + Хеб. Тада у тренутку одвајања четке од десне колекторске плоче (види слику 1, ц) електрични лук не настаје.

Индустријске машине једносмерне струје снаге од 1 кВ и више опремљене су додатним стубовима.