التبديل في آلات التيار المستمر

يُفهم التبديل في آلات التيار المستمر على أنها ظاهرة ناتجة عن تغيير في اتجاه التيار في أسلاك ملف المحرك عندما تنتقل من فرع موازٍ إلى آخر ، أي عند عبور الخط الذي توجد عليه الفرش (من commulatio اللاتينية - التغيير). دعونا نفكر في ظاهرة التبديل باستخدام مثال المحرك الدائري.

في التين. يوضح الشكل 1 مسحًا لجزء من ملف المحرك المكون من أربعة أسلاك وجزء من المجمع (لوحتا تجميع) وفرشاة. تشكل الأسلاك 2 و 3 حلقة بتبديل ، والتي في الشكل. 1 ، يظهر a في الموضع الذي يشغله قبل التبديل ، في الشكل. 1 ، ج - بعد التبديل ، وفي التين. 1 ، ب - خلال فترة التبديل. يدور ملف المجمع والمُحرك في الاتجاه الذي يشير إليه السهم بسرعة دوران n ، وتكون الفرشاة ثابتة.

في اللحظة التي تسبق التبديل ، يمر تيار المحرك Iya عبر الفرشاة ، لوحة التجميع اليمنى وينقسم إلى نصفين بين الفروع المتوازية لملف المحرك. تشكل الأسلاك 1 و 2 و 3 والأسلاك 4 فروعًا متوازية مختلفة.

بعد التبديل ، تحول السلكان 2 و 3 إلى فرع موازٍ آخر ، وتغير اتجاه التيار فيهما إلى الاتجاه المعاكس. حدث هذا التغيير في وقت يساوي فترة التبديل Tk ، أي في الوقت الذي تستغرقه الفرشاة للانتقال من اللوحة اليمنى إلى اليسار المجاور (في الواقع تتداخل الفرشاة مع عدة لوحات مجمعة في وقت واحد ، ولكن من حيث المبدأ لا يؤثر هذا على عملية التبديل) ...

أرز. 1. رسم تخطيطي لعملية التحويل الحالية

تظهر إحدى لحظات فترة التبديل في الشكل. 1 ، ب. تبين أن الدائرة المراد تبديلها كانت دائرة كهربائية قصيرة من ألواح التجميع والفرشاة. نظرًا لوجود تغيير في اتجاه التيار في الحلقة 2-3 خلال فترة التبديل ، فإن هذا يعني أن تيارًا متناوبًا يتدفق عبر الحلقة ، مما يخلق تدفقًا مغناطيسيًا متناوبًا.

هذا الأخير يستحث البريد في حلقة التبديل. إلخ. v. الاستقراء الذاتي eL أو رد الفعل e. إلخ. v. وفقًا لمبدأ لينز ، على سبيل المثال إلخ. ج- يميل الحث الذاتي إلى إبقاء التيار في السلك في نفس الاتجاه. لذلك ، يتزامن اتجاه eL مع اتجاه التيار في الحلقة قبل التبديل.

تحت تأثير البريد الخ. ج - الحث الذاتي في الدائرة القصيرة 2-3 ، يتدفق معرف تيار إضافي كبير ، لأن مقاومة الحلقة صغيرة. عند نقطة تلامس الفرشاة مع اللوحة اليسرى ، يتم توجيه تيار المعرف ضد تيار المحرك ، وعند نقطة ملامسة الفرشاة باللوحة اليمنى ، يتزامن اتجاه هذه التيارات.

كلما اقتربت من نهاية فترة التبديل ، كلما صغرت مساحة التلامس للفرشاة مع اللوحة اليمنى وزادت كثافة التيار. في نهاية فترة التبديل ، يتم كسر ملامسة الفرشاة مع اللوحة اليمنى وتشكيل قوس كهربائي.كلما زاد المعرف الحالي ، زادت قوة القوس.

إذا كانت الفرش موجودة على المحايد الهندسي ، فعندئذٍ في الدائرة المحولة ، يحفز التدفق المغناطيسي للمُحرك e. إلخ. v. تناوب العبرية. في التين. يوضح الشكل 2 على مقياس موسع موصلات الحلقة المحولة الموجودة على المحايد الهندسي واتجاه e. إلخ. ج. الحث الذاتي eL للمولد بالتزامن مع اتجاه تيار المحرك في هذا السلك قبل التبديل.

يتم تحديد اتجاه Heb بقاعدة اليد اليمنى ويتزامن دائمًا مع اتجاه eL. نتيجة لذلك ، يزيد المعرف أكثر. يمكن أن يؤدي القوس الكهربائي الناتج بين الفرشاة ولوحة التجميع إلى تدمير سطح المجمع ، مما يؤدي إلى ضعف الاتصال بين الفرشاة والمجمع.

أرز. 2. اتجاه القوة الدافعة الكهربائية في حلقة التبديل

لتحسين ظروف التبديل ، يتم تحويل الفرشاة إلى الحياد المادي. عندما تكون الفرشاة على المحايد المادي ، فإن الملف المتضمن لا يعبر تدفق مغناطيسي خارجي و e. إلخ. v. لا يستحث التناوب. إذا قمت بتحريك الفرش إلى ما بعد الحياد المادي كما هو موضح في الشكل. 3 ، ثم في الحلقة التبديل سيحث التدفق المغناطيسي الناتج e. إلخ. مع ek ، اتجاهها معاكس لاتجاه البريد. إلخ. v. الاستقراء الذاتي eL.

وبهذه الطريقة لن يتم تعويضه فقط. إلخ. v. التناوب ، ولكن أيضًا ، إلخ. v. الاستقراء الذاتي (جزئيًا أو كليًا). كما ذكرنا سابقًا ، تتغير زاوية القص للمحايد المادي طوال الوقت ، وبالتالي يتم عادةً تركيب الفرش في زاوية متوسطة لها.

الحد من البريد. إلخ. معفي الحلقة المضمنة يؤدي إلى انخفاض في المعرف الحالي وإضعاف التفريغ الكهربائي بين الفرشاة ولوحة التجميع.

من الممكن تحسين ظروف التبديل بتركيب أعمدة إضافية (Ndp و Sdn في الشكل 4). يقع القطب الإضافي على طول الخط الهندسي المحايد. بالنسبة للمولدات ، يوجد القطب الإضافي الذي يحمل نفس الاسم خلف العمود الرئيسي في اتجاه دوران المحرك ، والعكس صحيح للمحرك. ترتبط ملفات الأعمدة الإضافية في سلسلة مع ملف المحرك بحيث يتم توجيه تدفق Fdp الذي تم إنشاؤه بواسطتهم إلى تدفق المحرك Fya.

أرز. 3. اتجاه القوة الدافعة الكهربائية في حلقة التبديل عند تحريك الفرشاة إلى ما بعد المحايد المادي

أرز. 4. مخطط دائري لملفات الأعمدة الإضافية

نظرًا لأن كلا التدفقات يتم إنشاؤها بواسطة تيار واحد (تيار المحرك) ، فمن الممكن اختيار عدد دورات لف الأعمدة الإضافية والفجوة الهوائية بينها وبين عضو الإنتاج بحيث تكون التدفقات متساوية في القيمة عند كل عضو إنتاج الحالي. سيعوض تدفق القطب الإضافي دائمًا تدفق المحرك وبالتالي e. إلخ. v. لن يكون هناك دوران في الحلقة المحولة.

تصنع الأعمدة الإضافية عادةً بحيث يحث تدفقها على e في الدائرة المبدلة. د. s يساوي مجموع eL + Heb. ثم في لحظة فصل الفرشاة عن لوحة التجميع اليمنى (انظر الشكل 1 ، ج) لا يحدث القوس الكهربائي.

آلات التيار المباشر الصناعي بقدرة 1 كيلوواط وأكثر مزودة بأعمدة إضافية.