Спосіб покращення комутації двигуна постійного струму

Існує кілька способів поліпшити комутацію двигунів постійного струму:
1. Встановіть реверсивний стовп
На даний момент найефективнішим способом є встановлення реверсивної опори. Щоб усунути несприятливий вплив реактивної електрорушійної сили та різальної електрорушійної сили на комутацію в комутаційному елементі, використовується комутаційний полюс, його залізний сердечник називається комутаційним полюсним залізним сердечником, комутаційний полюс встановлюється на геометричній нейтральній лінії між N і S головні магнітні полюси, комутаційна обмотка та обмотка якоря послідовно збуджуються струмом якоря, напрямок, створений комутаційним полюсом, протилежний напрямку магніторушійної сили якоря, крім подолання магніторушійної сили реакції якоря, також встановлено комутаційне магнітне поле Bk у повітряному зазорі, де розташований елемент комутації, елемент комутації обрізає Bk, і виникає електрорушійна сила комутації ek, причому напрямок ek протилежний напрямку er+ea, що нейтралізує вплив er+ea і покращує комутацію.
Оскільки er+ea пропорційний струму якоря, магнітне поле комутуючого полюса, яке генерує ek, також має бути пропорційним струму якоря, тому комутуюча обмотка є послідовною з обмоткою якоря, і комутуюче магнітне коло не повинно бути насиченим. Зазвичай між ярмом і сердечником полюса комутатора вставляється немагнітна регулююча пластина відповідної товщини, щоб підтримувати ненасичення магнітного кола комутатора.
В даний час двигуни постійного струму потужністю понад 1 кВт оснащені колекторними полюсами.
2. Виберіть правильну щітку
Наявність контактного опору між щіткою та комутатором може зменшити додатковий струм і покращити комутацію. У двигунах постійного струму не використовуються металеві щітки з малим контактним опором, а використовуються вугільні та графітові щітки. Однак ви не можете вибрати щітку з великим опором за бажанням, інакше падіння контактної напруги між щіткою та комутатором збільшиться, комутатор виділить більше тепла, і втрати енергії будуть великими.
3. Компенсуюча обмотка
Комутуючий полюс долає вплив магнітного поля реакції якоря там, де розташований комутуючий елемент, і реакція якоря за межами цієї точки все ще існує. Якщо його вплив дуже сильний, магнітний потік з обох сторін магнітного полюса матиме різні ефекти. Якщо щільність магнітного потоку полюсного башмака висока, напруга обмотки якоря під цією частиною занадто висока, а різниця напруг між підключеною до неї комутаторною пластиною занадто велика, і виникають іскри. У цей час компенсаційна обмотка встановлюється послідовно з обмоткою якоря на полюсному башмаку головного магнітного полюса, і струм якоря протікає через компенсаційну обмотку, що може повністю усунути реакцію якоря. Компенсаційні обмотки фактично використовуються лише у великих двигунах постійного струму.
4. Перемістіть позицію кисті
У двигунах постійного струму малої потужності без встановленого полюса колектора комутацію можна покращити, переміщаючи щітку від геометричної нейтральної лінії під відповідним кутом. Для генератора щітка рухається вздовж якоря, а для двигуна – навпаки. Тому комутуючий елемент залишає геометричну нейтральну лінію і входить у головний магнітний полюс, а головний магнітний полюс замінює комутуючий магнітний полюс. Індукована електрорушійна сила ef і er однакова за розміром і протилежна за напрямком і компенсує одна одну для досягнення мети покращення комутації.
Недоліком цього методу є те, що після того, як щітка покине геометричну нейтральну лінію, буде генеруватися магніторушійна сила прямої осі якоря, яка розмагнічує основне магнітне поле. По-друге, оскільки er змінюється з розміром навантаження, ef також має змінюватися з розміром навантаження, що вимагає, щоб кут руху щітки змінювався з розміром навантаження, що неможливо. Тому цей метод підходить лише для двигунів з невеликою зміною навантаження.
Наведений вище аналіз базується на повному контакті між поверхнею комутатора та щіткою. Але фактична поверхня комутатора завжди не може бути дуже круглою, і є пил, щітка високошвидкісного двигуна постійного струму все ще пульсує, особливо сам залізничний двигун також має вібрацію. Для таких випадків часто сподіваються, що комутаційна електрорушійна сила є більшою. Двигун постійного струму з різко мінливим навантаженням також повинен проектуватися з більшою комутаційною електрорушійною силою.