Файл: Понятие о коммутации.pdf

Понятие о коммутации
Коммутация представляет собой совокупность явлений, связанных с изменением тока в проводниках обмотки якоря при прохождении их через зону, где они замыкаются накоротко щетками, наложенными на коллектор.
Коммутация считается хорошей, когда процесс изменения тока в секциях не сопровождается искрообразованием между щетками и коллектором и поверхность коллектора остается чистой, неповрежденной при длительной работе машины. Наоборот, коммутация считается неудовлетворительной, если процесс происходит с искрообразованием на щетках и с заметной порчей поверхности коллектора, нарушающей надежную работу машины.
Согласно ГОСТ 183—66 искрение на коллекторе должно оцениваться по степени искрения под сбегающим краем щетки по шкале искрения (классам коммутации), приведенной в табл. 5-1.
Степень искрения
(класс коммутации)
Характеристика степени искрения
Состояние коллектора в щеток
1
Отсутствие искрения (темная коммутация)
Отсутствие почернения на коллекторе и нагара на щетках
1 1/4
Слабое точечное искрение под небольшой частью щетки
1 1/2
Слабое искрение под большей частью щетки
Появление следов почернения на коллекторе, легко устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках
2
Искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и перегрузки
Появление следов почернения на коллекторе, не устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках
3
Значительное искрение под всем краем щетки с наличием крупных и вылетающих искр.
Допускается только для моментов прямого (без реостатных ступеней) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для дальнейшей работы
Значительное почернение на коллекторе, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и разрушение щеток
При номинальной нагрузке степень искрения не должна
превышать 1
1/2
.
Причины, вызывающие искрение на коллекторе
При работе машины постоянного тока щетки и коллектор образуют скользящий контакт. Площадь контакта щетки выбирают по значению рабочего тока машины, приходящегося на одну щетку, в соответствии с допустимой плотностью тока для выбранной марки щеток. Если по какой-то причине щетка прилегает к коллектору не всей

поверхностью, то возникают чрезмерные местные плотности тока, приводящие к искрению на коллекторе.
Причины, вызывающие искрение на коллекторе, разделяют на механические, потенциальные и коммутационные.
Механические причины искрения — слабое давление щеток на коллектор, биение коллектора, его эллиптичность или негладкая поверхность, загрязнение поверхности коллектора, выступание миканитовой изоляции над медными пластинами, неплотное закрепление траверсы, пальцев или щеткодержателей, а также другие причины, вызывающие нарушение электрического контакта между щеткой и коллектором.
Потенциальные причины искрения появляются при возникновении напряжения между смежными коллекторными пластинами, превышающего допустимое значение). В этом случае искрение наиболее опасно, так как оно обычно сопровождается появлением на коллекторе электрических дуг.
Коммутационные причины искрения создаются физическими процессами, происходящими в машине при переходе секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую.
Выяснение причин искрения следует начинать с механических, так как их обнаруживают осмотром коллектора и щеточного устройства. Труднее обнаружить и устранить коммутационные причины искрения.
Под коммутацией коллекторных электрических машин обычно понимается совокупность явлений, связанных с переключением отдельных секций якорной обмотки из одних параллельных ветвей в другие параллельные ветви при работе машины под нагрузкой.
При вращении якоря машины постоянного тока коллекторные пластины поочередно вступают в соприкосновение со щетками. При этом переход щетки с одной пластины
(сбегающей) на другую (набегающую) сопровождается переключением секции обмотки из одной параллельной ветви в другую и изменением как значения, так и направления тока в этой секции. Процесс переключения секции из одной параллельной ветви в другую и сопровождающие его явления называются коммутацией.
Секция, в которой происходит коммутация, называется коммутирующей, а продолжительность процесса коммутации — периодом коммутации:
Рис. 27 1. Переход коммутирующей секции из одной параллельной ветви в другую

В начальный момент коммутации (рис. 27.1, а) контактная поверхность щетки касается только пластины 1, а коммутирующая секция относится к левой параллельной ветви обмотки и ток в ней равен ia. Затем пластина 1 постепенно сбегает со щетки и на смену ей набегает пластина 2. В результате коммутирующая секция оказывается замкнутой щеткой и ток в ней постепенно уменьшается. В середине процесса коммутации контактная поверхность щетки равномерно перекрывает обе коллекторные пластины (рис. 27.1,б). В конце коммутации щетка полностью переходит на пластину 2 и теряет контакт с пластиной
1 (рис. 27.1, в), а ток в коммутирующей секции становится равным – ia, т. е. по значению таким же, что и в начале коммутации, а по направлению — противоположным. При этом коммутирующая секция оказалась в правой параллельной ветви обмотки.
Происходит разрыв цепи контура с током. При этом и возникает искра под щеткой.