2.6.2. Способы улучшения коммутации

Способы улучшения коммутации основаны на уменьшении до­бавочного тока i_Д. Как видно из уравнения (2.34.), этого можно достичь либо путем уменьшения ∑е=е_R + е_К , либо путем увеличе­ния R_щ .

Для того чтобы уменьшить величину внешнего поля в комму­тационной зоне, следует прежде всего обеспечить по возможно­сти минимальную величину е_R, которая, как показывает более подробный анализ, определяется уравнением

где ξ - коэффициент суммарной магнитной проводимости, отне­сенный к единице длины пазовой (активной) части секции.

Следует подчеркнуть, что это соотношение, строго говоря, справедливо лишь при ширине щетки (b_щ), равной ширине кол­лекторной пластины (b_K).

В действительности щетка одновременно перекрывает 2…3 коллекторные пластины. При этом увеличивается объем комму­тационного тока, но вместе с тем увеличивается и время комму­тационного процесса, так что е_R сохраняет практически то же значение. Для уменьшения е_R в отечественных авиационных ге­нераторах, как правило, принимают w_c = 1, в связи с чем увели­чивается число коллекторных пластин К и диаметр коллектора D_K ( обычно D_K =D ). В иностранных авиационных генераторах в по­следнее время наряду с w_c = 1 стали использовать w_c = 2 и умень­шенный диаметр коллектора до (0,6…0,7) D - в целях увеличе­ния ресурса работы щеточно-коллекторного узла. Согласно опыт­ным данным, коммутация при е_R ≤ 0,5…1В в авиационных гене­раторах и е_R ≤ 0,5…2В в авиационных двигателях получается удовлетворительной. В противном случае принимаются дополнительные меры для компенсации е_R c помощью е_К. При этом в машине малой мощности ( примерно до 2 кВт) коммутирующее поле получается путем сдвига щеток за физическую нейтраль по вращению в генераторе и против вращения в двигателе. Однако равенство е_К = - е_R при этом достигается только при определенной нагрузке, так как при ее изменении физическая нейтраль смещается и указанное равенство нарушается. В более мощных машинах коммутирующее поле создается с помощью дополнительных полюсов ДП (рис.2.25), обмотка которых соединяется последовательно с обмоткой якоря. Коммутирующая э.д.с.

где В_к - индукция внешнего поля в коммутационной зоне.

Сравнивая соотношения (2.37.) и (2.38.), можно прийти к вы­воду, что если магнитная система дополнительных полюсов слабо насыщена и , то обеспечивается автоматичность действия дополнительных полюсов в отношении компенсациие_R при изме­нении нагрузки.

Рис.2.25. Двухполюсная машина постоянного тока с дополнительными

полюсами

Магнитодвижущая сила дополнительных полюсов должна превышать поперечную м.д.с. реакции якоря на величину, необходимую для создания поля с индукцией В_К (рис.2.26.).

Полярность дополнительных полюсов определяется из условия, что они должны выполнять ту же роль, что и сдвиг щеток в машине без дополнительных полюсов. Поэтому в генераторах полярность дополнительных полюсов должна предшествовать по­лярности главных полюсов, а в двигателях - наоборот (рис.2.26.).

Рис. 2.26. Результирующее поле в воздушном зазоре машины

с дополнительными полюсами

Рис.2.27. Двухполюсная машина постоянного тока с одним

дополнительным полюсом

Часто в авиационных генераторах для уменьшения их габари­тов устанавливается число дополнительных полюсов в два раза меньше числа главных полюсов (рис.2.27.).

При этом для опре­деления коммутирующей э.д.с. можно воспользоваться соотно­шением (2.38.), лишь изменив в нем коэффициент 2 на 1, так как коммутирующее поле в данном случае будет наводить э.д.с. е_К практически только в одной секционной стороне; ту же э.д.с. е_К, что и в машине с полным комплектом дополнительных полю­сов, здесь можно обеспечить, создав коммутирующее поле с ин­дукцией В'_К = 2В_К .

Второй путь уменьшения i_Д - посредством увеличения кон­тактного сопротивления R_Щ - связан с выбором соответствующе­го сорта щеток и обеспечением их удовлетворительной работы в высотных условиях.