происходит одновременно в нескольких секциях, которые могут находиться как'в одном и том же пазу, так и в рядом лежащих, следовательно, в коммутируемых секциях возникает э. д. с. взаимоиндукции еи=-М(di/dt), где М - взаимная индуктивность одновременно коммутируемых секций. Э. д. с. самоиндукции и взаимоиндукции создают результирующую реактивную э. д. с. ер=еь + ем, которая препятствует процессу изменения тока в коммутируемой секции.

Э. д. с. вращения ек. Кроме э. д. с. самоиндукции и взаимоиндукции в короткозамкнутой секции при вращении якоря индуктируется э. д. с. вращения ек, вызванная тем, что стороны короткозамкнутой секции пересекают внешнее магнитное поле, которое может возбуждаться в зоне коммутации. Поле реакции якоря и внешнее поле, создаваемое добавочными полюсами, образуют в- зоне коммутируемых секций коммутирующее поле. Это поле индуктирует э. д. с. вращения, направление которой зависит от направления магнитных линий поля и направления вращения якоря: eK=2BBlvwc, где Вк - магнитная индукция коммутирующего поля; I - длина активных сторон секции; v - линейная скорость движения секции; wc - число витков в секции. , .

Таким образом в коммутирующей секции возникает сумма э.д.с. 2е==ер+ек. С учетом (5.1), (5.2) и (5.3) ток в коммутируемой секции

i==[ *щ1-/?ш2+ 3£-=/ Л il.b

Rml + Rm2 Rml + Rm2 V Тк J

RuiTK

где £л=/я(1-2t/TK)-ток прямолинейной коммутации; iK= = 2 (Тк - t) t - добавочный ток коммутации.

RvxFk.

Действие добавочного тока коммутации зависит от направления 2 е. При 2е>0 ток iK, складываясь с линейным током ia, вызывает замедленный процесс коммутации. Когда ток i проходит через нулевое значение за время, прошедшее от начала коммутации tK> >Гк/2, то плотность тока под сбегающим краем щетки больше, чем под набегающим, что может стать причиной возникновения искрения под сбегающим краем щетки. Размыкание контура коротко-замкнутой секции подобно выключению или разрыву цепи с R и L.

На рис. 5.4, а изображен график криволинейной замедленной коммутации. Для сравнения на том же рисунке показан и график прямолинейной коммутации. При 2е<0 добавочный ток коммутации iK имеет противоположный знак и характер изменения токов будет ускоренный (рис. 5.4, б). В этом случае-токи i; U и i2 изменяются быстро в начале коммутации и медленно в конце. Ток и плотность тока под набегающим краем щетки, уже в начале коммутации становятся большими. В конце же, процесса * ускоренной

коммутации ток, а также плотность тока под сбегающим краем щетки малы. Поэтому размыкание цепи короткозамкнутой секции при такой ускоренной коммутации происходит в благоприятных условиях подобно размыканию цепи с малым током. Замедленная коммутация неблагоприятна и нежелательна, а слегка ускоренная, наоборот, желательна, поэтому на практике стремятся достичь именно такой-коммутации.

Рис. 5.4. Криволинейная коммутация

§ 5,3. Причины искрения щеток

Согласно ГОСТ 183-74 степень искрения на коллекторе должна оцениваться по шкале искрения (классам коммутации), приве--денной в табл. 5.1. Степень искрения коллекторных машин указывают в. стандартах на отдельные виды машин, а при отсутствии стандартов - в технических условиях (ТУ) на эти машины. Если степень искрения машин не оговорена, то она при нормальном режиме работы машины должна быть не выше 1/г.

Механические причины искрения щеток. Они обусловлены неровностью поверхности коллектора, выступанием слюдяных изолирующих прокладок между пластинами коллектора, вибрацией щеточного устройства, неправильным расположением и неравномерным давлением щеток и др.

Причины потенциального характера. Испытания показали, что коммутация проходит нормально, если максимальное значение напряжения между коллекторными пластинами 25--35 В для машин большой и средней .мощности и 50-=-60 В для машин малой мощности. Если это напряжение выходит за указанные пределы, то.между соседними пластинами появляется искрение или даже дуга.

Причины электромагнитного характера обусловлены величиной запаса электромагнитной энергии коммутируемой секции 0,5Lct2 в момент ее размыкания. Разряд электромагнитной энергии и является причиной искрения. Таким образом, причины электромагнитного характера зависят от величины реактивной э.д.с. ер и вызываемого ею добавочного тока коммутации гк- Сильное искрение может перейти в круговой огонь на коллекторе, что приводит к повреждению щеточно-коллекторного устройства машины.

§ 5.4. Основные средства улучшения коммутации

Основная причина неудовлетворительной коммутации в машинах постоянного тока - добавочный ток коммутации iK==Se/SJ?K= = (ер±ек)/2/?к, где RK - сумма электрических сопротивлений добавочному току коммутации iK. В сумму входят сопротивления секций, пайки в петушках , контактное между щеткой и коллектором, и щетки. Однако из перечисленных сопротивлений-наибольшую величину имеют контактное сопротивление и сопротивление щетки. Уменьшения тока iK можно достичь следующими способами: уменьшением реактивной э.д.с ер; созданием в коммутирующей зоне маг-, нитнрго поля такой величины и такой полярности, чтобы э.д.с. вращения ек скомпенсировала бы э.д.с ер; увеличением сопротивления 22\RK. Реактивная э.д.с. ер может быть уменьшена чисто конструктивными методами. Для этого надо при проектировании машины предусматривать секции с укороченным шагом и с возможно меньшим числом витков, уменьшать частоту вращения и линейную нагрузку якоря, устанавливать соответствующие размеры щеток, коллектора и секций. Однако выполнение всех этих условий может быть- исполь-