DC 기계에서 스위칭

DC 기계의 스위칭은 하나의 병렬 분기에서 다른 병렬 분기로 이동할 때, 즉 브러시가 위치한 선을 가로지를 때 전기자 권선의 와이어에서 전류 방향의 변화로 인해 발생하는 현상으로 이해됩니다. 라틴어 commulatio — 변화). 링 전기자의 예를 사용하여 정류 현상을 고려해 보겠습니다.

무화과에서. 그림 1은 4개의 와이어, 컬렉터 부분(2개의 컬렉터 플레이트) 및 브러시로 구성된 전기자 권선 부분의 스캔을 보여줍니다. 전선 2와 3은 스위치 루프를 형성합니다. 도 1에서, a는 스위칭하기 전에 점유하는 위치에 도시되어 있다. 1, c — 전환 후 및 그림에서. 1, b — 스위칭 기간 동안. 컬렉터와 전기자 권선은 회전 속도 n으로 화살표로 표시된 방향으로 회전하고 브러시는 고정되어 있습니다.

스위칭 전 순간에 전기자 전류 Iya는 브러시, 오른쪽 집전판을 통과하고 전기자 권선의 병렬 분기 사이에서 반으로 나뉩니다. 와이어 1, 2, 3과 와이어 4는 서로 다른 병렬 분기를 형성합니다.

전환 후 전선 2와 3은 다른 병렬 분기로 전환되었고 전류 방향은 반대 방향으로 변경되었습니다. 이 변화는 스위칭 주기 Tk와 동일한 시간에 발생했습니다. 브러시가 오른쪽 플레이트에서 인접한 왼쪽으로 이동하는 데 걸리는 시간(실제로 브러시는 여러 수집 플레이트를 한 번에 겹치지만 원칙적으로 전환 프로세스에 영향을 미치지 않음) ...

쌀. 1. 현재 스위칭 프로세스 다이어그램

스위칭 기간의 순간 중 하나가 그림 1에 나와 있습니다. 1, 나. 전환할 회로는 집전판과 브러시의 단락으로 판명되었습니다. 정류 기간 동안 루프 2-3의 전류 방향이 변경되기 때문에 이는 교류가 루프를 통해 흐르고 교류 자속을 생성함을 의미합니다.

후자는 스위치드 루프에서 전자를 유도합니다. 등. v. 자기 유도 eL 또는 반응성 e. 등. v. Lenz의 원리에 따르면, 예. 등. c. 자기 유도는 와이어의 전류를 같은 방향으로 유지하는 경향이 있습니다. 따라서 eL의 방향은 스위칭 전 루프의 전류 방향과 일치합니다.

e 등의 영향으로 c.단락 회로 2-3의 자기 유도, 루프 저항이 작기 때문에 큰 추가 전류 id가 흐릅니다. 브러시가 왼쪽 판과 접촉하는 지점에서 id 전류는 전기자 전류에 대해 향하고 브러시와 오른쪽 판이 접촉하는 지점에서 이러한 전류의 방향이 일치합니다.

스위칭 기간이 끝날수록 오른쪽 판과 브러시의 접촉 면적이 작아지고 전류 밀도가 높아집니다. 스위칭 기간이 끝나면 오른쪽 플레이트와의 브러시 접촉이 끊어지고 전기 아크가 형성됩니다.현재 ID가 높을수록 아크가 더 강력합니다.

브러시가 기하학적 중립에 있으면 스위치 회로에서 전기자의 자속이 전자를 유도합니다. 등. v. 히브리어의 회전. 무화과에서. 도 2는 기하학적 중립 및 e의 방향에 위치한 스위치드 루프의 도체를 확대하여 보여준다. 등. c. 스위칭 전 이 전선의 전기자 전류 방향과 일치하는 발전기의 자체 인덕턴스 eL.

Heb의 방향은 오른손 법칙에 의해 결정되며 항상 eL의 방향과 일치합니다. 결과적으로 id는 더욱 증가합니다. 브러시와 컬렉터 플레이트 사이에 발생하는 전기 아크는 컬렉터 표면을 파괴하여 브러시와 컬렉터 사이의 접촉 불량을 초래할 수 있습니다.

쌀. 2. 정류 루프의 기전력 방향

스위칭 조건을 개선하기 위해 브러시가 물리적 중립으로 전환됩니다. 브러시가 물리적 중립에 위치하면 포함된 코일이 외부 자속과 e를 교차하지 않습니다. 등. v. 회전이 유도되지 않습니다. 그림과 같이 물리적 중립성을 넘어 브러시를 이동하면. 3, 스위치 루프에서 결과적인 자속은 e를 유도합니다. 등. ek의 방향은 e의 방향과 반대입니다. 등. v. 자기 유도 eL.

이렇게 하면 e뿐만 아니라 보상을 받게 됩니다. 등. v. 회전뿐만 아니라 e. 등 v. 자기 유도(부분적으로 또는 완전히). 앞에서 언급했듯이 물리적 중립의 전단 각도는 항상 변경되므로 브러시는 일반적으로 평균 각도에서 오프셋되어 장착됩니다.

e의 감소. 등. ~와 함께포함된 루프에서 전류 id가 감소하고 브러시와 집전판 사이의 전기 방전이 약화됩니다.

추가 극(그림 4의 Ndp 및 Sdn)을 설치하여 스위칭 조건을 개선할 수 있습니다. 추가 극은 기하학적 중립을 따라 위치합니다. 발전기의 경우 동일한 이름의 추가 극이 전기자의 회전 방향으로 주 극 뒤에 있고 모터의 경우 그 반대입니다. 추가 극의 권선은 전기자 권선에 의해 생성된 플럭스 Fdp가 전기자 플럭스 Fya로 향하는 방식으로 전기자 권선과 직렬로 연결됩니다.

쌀. 3. 브러시가 물리적 중립을 넘어 움직일 때 스위칭 루프의 기전력 방향

쌀. 4. 추가 극의 권선 회로도

두 플럭스가 단일 전류 (전기자 전류)에 의해 생성되기 때문에 추가 극의 권선 수와 이들과 전기자 사이의 에어 갭을 선택하여 플럭스가 각 전기자에서 동일한 값을 갖도록 할 수 있습니다. 현재 . 보조 극 플럭스는 항상 전기자 플럭스를 보상하므로 e. 등. v. 전환 루프에는 회전이 없습니다.

추가 극은 일반적으로 플럭스가 스위치 회로에서 전자를 유도하도록 만들어집니다. 디. s는 eL + Heb의 합과 같습니다. 그런 다음 오른쪽 수집 판에서 브러시를 분리하는 순간 (그림 1, c 참조) 전기 아크가 발생하지 않습니다.

1kW 이상의 전력을 사용하는 산업용 직류 기계에는 추가 극이 장착되어 있습니다.