Ускоренную коммутацию

где ELfsl,lE{> ** 1,1 -0,83 = 1,02 В принимаем для обеспечения несколько ускоренной коммутации.

При замедленной коммутации под набегающим краем щетки плотность тока резко падает, а под сбегающим возрастает. При ускоренной коммутации, наоборот, под набегающим краем щетки плотность тока возрастает, а под сбегающим падает. Уменьшение плотности тока под сбегающим краем щетки позволяет добиваться безыскрового размыкания индуктивного контура коммутирующей секции. Следовательно, процесс нормально ускоренной коммутации наиболее благоприятен.

Скорость изменения тока в секции в течение периода коммутации определяется ЭДС ек и постоянной Тс времени контура. Если ток в секции при сверхускоренной коммутации превысил по модулю значение тока параллельной ветви — ia, то изменяется направле-

Очевидно, что падение напряжения в щеточном контакте, действуя встречно ек, препятствует дальнейшему увеличению тока коммутируемой секции. Кривая изменения тока в коммутируемой секции при ускоренной коммутации представлена на 15.9. Видно, что сбегающий край щетки на нагружен током с момента достижения током секции значения—ia и до конца периода замыкания секции щеткой. Этот отрезок времени То О Г. Вегнер назвал периодом малого тока.

Опыты по снятию кривых тока ускоренной коммутации на экспериментальной установке с машинами ПН-145 показали, что теория оптимальной коммутации ближе к действительности, чем предшествующие теории [24]. Теория оптимальной коммутации может быть также построена на базе аппроксимации динамических-вольт-амперных характеристик скользящего контакта.

ускоренной коммутации

В момент времени ts ток в сбегающей коллекторной пластине проходит через нуль и вентиль закрывается. Цепь коммутируемой секции оказывается разомкнутой, а щетка В — обесточенной. При прямолинейной коммутации момент времени (у совпадает с окончанием периода коммутации Т. При ускоренной коммутации ток в коммутируемой секции быстрее достигает значения —ia и ток в пластине 2 проходит через нуль в момент времени 1Я, меньший периода коммутации Т. Таким образом, при t3 < Т отключение, т. е. разрыв короткозамкнутого контура, осуществляется вспомогательным вентилем, а не щеткой. Обе части щетки размыкают обесточенные цепи. В момент времени /3 к вентилю прикладывается напряжение контура в обратном направлении. Это напряжение должно быть меньше напряжения пробоя вентиля и не менять знак до схода щетки В с коллекторной пластины. Если напряжение сменит знак, то через щетку В в момент окончания коммутации будет идти ток и щетка может искрить. Исследования показали, что применение вентилей позволяет существенно улучшить коммутацию и при замедленном ее характере.

При ускоренной коммутации, когда коммутирующая ЭДС чрезмерно велика, выход первой пластины из-под щетки также сопровождается разрывом тока 10ст, но направление разрываемого тока обратно по отношению к току, разрываемому при замедленной коммутации.

И при замедленной, и при ускоренной коммутации ток разрывается сбегающим краем щетки. Поэтому ГОСТ требует оценивать качество коммутации, наблюдая за сбегающим краем щетки.

или ускоренной коммутации, когда щетка разрывает ток, под сбегающим краем щетки резко возрастает плотность тока и уже нельзя пренебрегать падением напряжения, которое существенно влияет на характер изменения тока. На 4.5, в показаны графики изменения тока в коммутируемой секции с учетом влияния щеточного контакта. При небольшом замедлении (кривая 2) или ускорении (кривая 3) не происходит разрыва тока. Только сильное замедление (кривая 4) или сильное ускорение (кривая 5) коммутации приводят к возникновению искрения. Более подробно о роли щеток в процессе коммутации будет сказано в § 4.3.

4.17. Схема установки для исследования свойств щетки: и — при замедленной коммутации, 6 — при ускоренной коммутации

вит ускоренную коммутацию. Она осуществляется в машинах, предназначенных для особо тяжелых условий работы, например при частом реверсировании.

Задача получения удовлетворительной коммутации для коллекторного двигателя переменного тока имеет следующие специфические особенности. В коммутируемой секции двигателя постоянного тока наводятся две ЭДС (см. § 13.8): реактиннпя е , представляющая собой ЭДС самоиндукции и взаимной индукции коммутируемой секции, и коммутирующая ек, индуктируемая благодаря движению проводников секции в магнитном поле дополнительных полюсов. В результате действия второй ЭДС, пропорциональной току якоря, можно компенсировать реактивную ЭДС и добиться идеальной коммутации, при которой е + е = О, или даже создать ускоренную коммутацию при

вит ускоренную коммутацию. Она осуществляется в машинах, предназначенных для особо тяжелых условий работы, например при частом реверсировании.

ЭДС самоиндукции и взаимной индукции коммутируемой секции, и коммутирующая ек, индуктируемая благодаря движению проводников секции в магнитном поле дополнительных полюсов. В результате действия второй ЭДС, пропорциональной току якоря, можно компенсировать реактивную ЭДС и добиться идеальной коммутации, при которой е + е = О, или даже создать ускоренную коммутацию при е > е . Все это используется в коллекторных двигателях: они снабжаются дополнительными полюсами, как и машины постоянного тока.

вит ускоренную коммутацию. Она осуществляется в машинах, предназначенных для особо тяжелых условий работы, например при частом реверсировании.

Задача получения удовлетворительной коммутации для коллекторного двигателя переменного тока имеет следующие специфические особенности. В коммутируемой секции двигателя постоянного тока наводятся две ЭДС (см. § 13,8): реактивная с , представляющая собой ЭДС самоиндукции и взаимной индукции коммутируемой секции, и коммутирующая ек, индуктируемая благодаря движению проводников секции в магнитном поле дополнительных полюсов. В результате действия второй ЭДС, пропорциональной току якоря, можно компенсировать реактивную ЭДС и добиться идеальной коммутации, при которой е + е =0, или даже создать ускоренную коммутацию при

Недостаток теории О. Г. Вегнера в том, что, принимая ускоренную коммутацию, в которой до момента размыкания секции ток в сбегающем крае щетки равен нулю, за оптимальную, в уравнении коммутируемой секции для сбегающего практически обесточенного края щетки принимаем Л6/Щ2 = Л?/Щ1. Это вносит погрешность при определении тока на завершающей стадии процесса коммутации. Более правильно принять падение напряжения на сбегающем крае щетки в течение периода малого тока равным нулю. Кроме того, некоторые из существующих типов щеток имеют вольт-амперные характеристики, аппроксимирующиеся к Л?/щ= = const с большими погрешностями.

Под руководством М. Ф. Ка-расева разработана теория коммутации на основе аппроксима-—_- ции вольт-амперных характе-20 j,А/см2- ристик щеточного контакта по двум участкам [24]. Статическую вольт-амперную характеристику щеточного контакта аппроксимируют к двум различным функциям: при малых плотностях тока J < 8 А/см2 — к зависимости, отвечающей условию гщ = const, а при больших плотностях тока — к функции 2ШЩ = const ( 15.10), или же аппроксимируют гиперболическими функциями. Считая нормально ускоренную коммутацию наилучшей, оптимальной, для набегающего края щетки принимаем допущение А?/Щ1= =rih = const, а для сбегающего края щетки Д?/Щ2 = kJ или гщ2 =const, при этом г2 = ЯШТ/(Г — t).

При этом к концу процесса коммутации резко уменьшается ток г\, т. е. коммутируемая секция заканчивает коммутацию с так называемой ступенью малого тока. Следовательно, при ускоренной коммутации допустима большая разница между ер и ек, чем при замедленной коммутации. Поскольку в эксплуатации появление погрешности коммутации как в одну, так и в другую сторону (т. е. ускоренная и замедленная коммутация) равновероятны, при расчете и наладке машины предпочитают иметь слегка ускоренную коммутацию. Для того чтобы усилить благоприятное влияние падения напряжений и^ -f- ы2 на процесс коммутации, в машинах постоянного тока с затрудненной коммутацией применяют щетки с большим переходным сопротивлением, несмотря на то, что это увеличивает потери мощности в щеточном контакте.

В машинах для летательных аппаратов индукцию Вд рассчиты-Bi 1ют таким образом, чтобы наведенная ею в коммутируемой сек-ц ш э. д. с. еъ создавала несколько ускоренную коммутацию. Это oi 1ъясняется тем, что создать полную компенсацию реактивной э. д. с. вследствие зубчатости ее кривой невозможно. Поэтому не-С1 :олько ускоренная коммутация является предпочтительней, так к LK в этом случае плотность тока у сбегающего края щетки будет м ;ньше. Обычно величина добавочной э. д. с. (сверх той, которая н гжна для компенсации ер и еяр) принимается равной 0,5 в. Фор-мально это учитывается последним членом магнитной проводимос-т [ секции в (4.10а, 4.106).

В машинах для летательных аппаратов индукцию Вл рассчитывают таким образом, чтобы наведенная ею в коммутируемой секции э.д.с. ее создавала несколько ускоренную коммутацию. Это объясняется тем, что создать полную компенсацию реактивной э.д.с. вследствие зубчатости ее кривой невозможно. Поэтому несколько ускоренная коммутация является предпочтительней, так как в этом случае плотность •тока у сбегающего края щетки будет меньше. Обычно величина добавочной э.д.с. (сверх той, которая нужна для компенсации ер и еяр) принимается равной 0,5 В. Формально это учитывается последним членом магнитной проводимости секции в (4.10а, 4.106).

Для уменьшения искрения под щетками обычно осуществляют ускоренную коммутацию, т. е. ускоренное, с опережением, изменение тока в короткозамыкаемой щетками секции путем создания избыточного сильного поля добавочных полюсов. Нетрудно видеть из 2-55, что это приводит к усилению потока полюсов в генераторном режиме (см. провода в короткозамкнутой секции на якоре а —б и в — г) и ослаблению потока в двигательном режиме. По данным В. Т. Касьянова [Л. 11] м. д. с. от коммута-