Chuyển mạch trong máy DC

Chuyển mạch trong máy điện một chiều được hiểu là hiện tượng gây ra bởi sự thay đổi hướng của dòng điện trong các dây của cuộn dây phần ứng khi chúng chuyển từ nhánh song song này sang nhánh song song khác, nghĩa là khi đi qua đường mà các chổi than được đặt ( từ tiếng Latin comumpatio - thay đổi). Chúng ta hãy xem xét hiện tượng giao hoán bằng cách sử dụng ví dụ về phần ứng vòng.

Trong bộ lễ phục. Hình 1 cho thấy bản quét của một phần của cuộn dây phần ứng bao gồm bốn dây, một phần của bộ thu (hai tấm thu) và chổi than. Dây 2 và 3 tạo thành một vòng chuyển đổi, trong hình. 1, a được hiển thị ở vị trí mà nó chiếm giữ trước khi chuyển đổi, trong hình. 1, c — sau khi chuyển đổi và trong hình. 1, b — trong thời gian chuyển mạch. Cuộn góp và cuộn dây phần ứng quay theo chiều mũi tên chỉ với tốc độ quay n, chổi than đứng yên.

Tại thời điểm trước khi đóng cắt, dòng điện phần ứng Iya đi qua chổi than, tấm cực góp bên phải và được chia đôi giữa các nhánh song song của cuộn dây phần ứng. Dây 1, 2 và 3 và dây 4 tạo thành các nhánh song song khác nhau.

Sau khi chuyển đổi, dây 2 và 3 chuyển sang một nhánh song song khác và hướng của dòng điện trong chúng thay đổi ngược lại. Sự thay đổi này xảy ra trong khoảng thời gian bằng khoảng thời gian chuyển đổi Tk, tức là trong thời gian bàn chải di chuyển từ tấm bên phải sang tấm bên trái liền kề (thực tế là bàn chải chồng lên nhiều tấm thu cùng một lúc, nhưng về nguyên tắc, điều này không ảnh hưởng đến quá trình chuyển đổi) ...

Cơm. 1. Sơ đồ quy trình chuyển đổi dòng điện

Một trong những thời điểm của chu kỳ chuyển đổi được hiển thị trong Hình. 1, b. Mạch được chuyển hóa ra là ngắn mạch từ các tấm thu nhiệt và chổi than. Vì trong khoảng thời gian chuyển mạch, có sự thay đổi hướng của dòng điện trong vòng 2-3, điều này có nghĩa là một dòng điện xoay chiều chạy qua vòng lặp, tạo ra một từ thông xoay chiều.

Cái sau gây ra e.Trong vòng lặp chuyển đổi. vân vân. v. eL tự cảm ứng hoặc e phản ứng. vân vân. v. Theo nguyên tắc của Lenz, v.d. vân vân. c, hiện tượng tự cảm ứng có xu hướng giữ cho dòng điện trong ống dây luôn đổi chiều. Do đó, hướng của eL trùng với hướng của dòng điện trong vòng trước khi chuyển đổi.

Dưới ảnh hưởng của e.v.v. C. tự cảm ứng trong ngắn mạch 2-3, dòng điện bổ sung lớn id chạy qua, vì điện trở vòng lặp nhỏ. Tại điểm tiếp xúc của chổi than với tấm bên trái, dòng điện id ngược với dòng điện phần ứng và tại điểm tiếp xúc của chổi than với tấm bên phải, hướng của các dòng điện này trùng nhau.

Càng gần cuối giai đoạn chuyển mạch, diện tích tiếp xúc của chổi than với tấm bên phải càng nhỏ và mật độ dòng điện càng cao. Vào cuối giai đoạn chuyển mạch, tiếp xúc của chổi than với tấm bên phải bị đứt và hình thành hồ quang điện.ID hiện tại càng cao, vòng cung càng mạnh.

Nếu các chổi than nằm trên trung tính hình học, thì trong mạch chuyển mạch, từ thông của phần ứng gây ra e. vân vân. v. vòng quay của Hebr. Trong bộ lễ phục. Hình 2 cho thấy trên một tỷ lệ phóng to các dây dẫn của vòng chuyển mạch nằm trên trung tính hình học và hướng của e. vân vân. c.độ tự cảm eL của máy phát điện trùng với chiều dòng điện phần ứng chạy trong dây này trước khi đóng cắt.

Hướng của Heb xác định theo quy tắc bàn tay phải và luôn trùng với hướng của eL. Kết quả là, id tăng nhiều hơn nữa. Hồ quang điện sinh ra giữa chổi than và tấm thu nhiệt có thể phá hủy bề mặt của thu nhiệt, dẫn đến tiếp xúc kém giữa chổi than và tấm thu nhiệt.

Cơm. 2. Chiều của suất điện động trong vòng dây chuyển mạch

Để cải thiện điều kiện chuyển mạch, các chổi than được chuyển sang trạng thái trung tính vật lý. Khi các chổi than nằm trên trung tính vật lý, cuộn dây đi kèm không vượt qua từ thông bên ngoài và e. vân vân. v. quay không được cảm ứng. Nếu bạn di chuyển bàn chải vượt ra ngoài tính trung lập vật lý như trong hình. 3, sau đó trong vòng chuyển đổi, từ thông kết quả sẽ tạo ra e. vân vân. với ek, hướng của nó ngược với hướng của e. vân vân. v. eL tự cảm ứng.

Bằng cách này, không chỉ e, nó sẽ được đền bù. vân vân. v. luân chuyển, mà còn e. v.v. v. tự cảm ứng (một phần hoặc hoàn toàn). Như đã đề cập trước đó, góc cắt của trung tính vật lý luôn thay đổi, và do đó, bàn chải thường được gắn bù ở một góc trung bình nào đó với nó.

Giảm e. vân vân. vớitrong vòng lặp đi kèm dẫn đến giảm id hiện tại và làm suy yếu quá trình phóng điện giữa chổi và tấm thu.

Có thể cải thiện các điều kiện chuyển mạch bằng cách lắp thêm các cực (Ndp và Sdn trong Hình 4). Cực bổ sung nằm dọc theo trung tính hình học. Đối với máy phát điện, cực bổ sung cùng tên được đặt phía sau cực chính theo hướng quay của phần ứng và đối với động cơ - ngược lại. Các cuộn dây của các cực bổ sung được mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng sao cho từ thông Fdp do chúng tạo ra hướng đến từ thông phần ứng Fya.

Cơm. 3. Chiều của suất điện động trong vòng chuyển mạch khi chổi than di chuyển ra ngoài vùng trung tính vật lý

Cơm. 4. Sơ đồ mạch cuộn dây của các cực bổ sung

Vì cả hai từ thông đều được tạo bởi một dòng điện duy nhất (dòng điện phần ứng), nên có thể chọn số vòng dây quấn của các cực bổ sung và khe hở không khí giữa chúng và phần ứng sao cho từ thông có giá trị bằng nhau ở mỗi phần ứng hiện tại . Từ thông cực phụ sẽ luôn bù từ thông phần ứng và do đó e. vân vân. v. sẽ không có vòng quay trong vòng lặp chuyển đổi.

Các cực bổ sung thường được chế tạo sao cho từ thông của chúng tạo ra e trong mạch chuyển mạch. đ. s bằng tổng eL + Heb. Sau đó, tại thời điểm tách chổi ra khỏi tấm thu bên phải (xem Hình 1, c), hồ quang điện không xảy ra.

Các máy điện một chiều công nghiệp có công suất từ ​​​​1 kW trở lên được trang bị thêm các cực.