Reactia armaturii la motoarele de curent continuu

Intr-un motor electric de curent continuu, periile de carbon sunt intotdeauna plasate la axa neutra magnetic. In stare de incarcare, axa neutra magnetic coincide cu axa neutra geometric. In momentul in care este incarcat aparatul, fluxul de armatura este directionat de-a lungul axei inter-polare (axa dintre polii magnetici) si este triunghiulara in forma de val. Aceasta are ca rezultat un flux de curent de armatura dirijat de-a lungul axei periei si provoaca magnetizarea transversala a campului principal. Acest efect de cros-magnetizare rezulta in concentrarea fluxului la varful polului de decalaj, in generarea actiunii si in conducerea varfului polului in actiunea motorului.

Ce conduce si angreneaza varful polului?

Varful polului de unde conductorii armaturii vin in influenta este numit varf de conducere, iar celalalt varf, in directia opusa va fi varful posterior. De exemplu, in cazul in care motorul se roteste in sensul acelor de ceasornic, varful apoi pentru Polul Nord, varful de jos este lider si pentru Polul Sud cel superior este lider. In cazul in care motiunea este inversata (in cazul generatorului), varfurile sunt interschimbate.

Datorita cros-magnetizarii, axa neutra magnetica pe sarcina se deplaseaza de-a lungul directiei de rotatie in generatorul de curent continuu si invers sensului de rotatie la motorul de curent continuu. In cazul in care periile raman in pozitiile lor anterioare, atunci forta electromotoare inversa, in cazul motorului, sau a forta electromotoare generata in cazul generatorului s-ar reduce si comutarea ar fi insotita de scantei. Acest lucru se datoreaza faptului ca comutarea are loc la bobinele amplasate numai pe perii, iar bobina in curs de comutatie se afla sub influenta polului alternativ (isi schimba locatia de la nord la polul sud sau vice-versa). Prin urmare, directia curentului care circula prin bobina se inverseaza, de asemenea, intr-o perioada foarte scurta de timp, de exemplu, curentul trece de la + i la – i sau invers intr-un interval mic de timp. Acest lucru induce o magnitudine foarte mare de tensiune reactanta (L * di / dt) in bobina, care iese sub forma de energie termica, impreuna cu scantei, afectand, astfel, periile si segmentul de comutatie. Pentru a reduce efectele adverse mentionate mai sus si pentru a imbunatati performanta masinii, urmatoarele sunt folosite metode:

Schimbarea periilor

O solutie naturala a acestei probleme pare sa fie schimbarea periilor de-a lungul directiei de rotatie in actiunea generatorului si impotriva directiei de rotatie a motorului in actiune, acest lucru ar duce la o reducere a fluxului de aer. Acest lucru va reduce tensiunea indusa in generator si va creste viteza motorului.

Schimbare periilor are limitari serioase, astfel incat periile trebuie sa fie mutate intr-o noua pozitie de fiecare data cand se modifica sarcina sau directia de rotatie sau se modifica modul de functionare. Avand in vedere acest lucru, schimbarea periilor este limitata numai la masinile foarte mici. Aici, de asemenea, periile sunt fixate intr-o pozitie corespunzatoare sarcinii normale si modulului de functionare. Din cauza acestor limitari, aceasta metoda nu este preferata in general.

Inter Polul

Limitarile schimbarii periilor a condus la utilizarea inter-polilor la aproximatov toate motoarele de curent continuu de dimensiuni medii si mari. Inter-polii sunt poli lungi, dar ingusti plasati in axa inter-polara. Acestia au polaritatea polului succesiv (care vine urmatorul in secventa de rotatie), in actiunea generatorului si a polului predecesor (care a trecut in urma in secventa de rotatie) in actiunea motoare. Polul este special conceput pentru a neutraliza forta magneto-motrice a reactiei armaturii in axa  inter-polara.

Acest lucru se datoreaza faptului ca directia fortei magneto-motrice a reactiei armaturii este in axa inter-polara. Acesta prevede, de asemenea, tensiune de comutatie pentru bobina ce este comutata, astfel incat in tensiunea de comutatie neutralizeaza complet tensiunea reactanta (L di / dt). Astfel, nu se produc scantei.

Bobinele inter-polare sunt intotdeauna tinute in serie cu armatura, asadar acestea poarta curentul armaturii; Prin urmare, functioneaza in mod satisfacator, indiferent de sarcina, sensul de rotatie sau modul de operare. Inter-polii sunt mai ingusti pentru a se asigura ca acestea influenteaza numai bobina in curs de comutatie si efectul lor nu se raspandeste la alte bobine. Baza inter-polilor este mai larga pentru a evita saturatia si pentru a imbunatati raspunsul.
Bobina compensatoare

Problema comutarii nu este singura problema pe care o prezinta unele motoare electrice de curent continuu. La sarcini grele, reactia armaturii de cros-magnetizare poate provoca o densitate de flux foarte mare in varful poluluil secundar in actiunea generatoare si in varful polului conducator in actiunea motorului.

In consecinta, bobina de sub acest varf poate dezvolta o tensiune suficient de mare pentru a provoca o conturnare intre segmentele colectorului adiacente asociate in special, deoarece aceasta bobina este fizic aproape de zona de comutare (la perii) unde temperatura aerului poate fi deja ridicata din cauza procesului de comutatie.

Acest lucru se poate raspandi la conturnare segmentelor invecinate colectorului, ceea ce duce in cele din urma la un foc complet deasupra cumutatorului, de la perie la perie. De asemenea, atunci cand masina este supusa fluctuatiei rapide a sarcinii, atunci tensiunea L * di / dt, care apare intre segmentele adiacente colectorului poate ajunge la o valoare suficient de mare pentru a determina conturnarea intre segmentele adiacente colectorului. Acest lucru va porni din centrul polului in timp ce bobina de mai jos poseda inductanta maxima. Acest lucru poate provoca din nou un incendiu similar cu cel descris mai sus. Aceasta problema este mai acuta in timp ce sarcina este in scadere in generarea de actiune si in crestere in actiune cu motor intrucat atunci, forta electromotoare indusa si tensiunea L * di / dt se vor sprijini reciproc. Problemele de mai sus, pe care unele motoare electrice le prezinta, sunt rezolvate prin utilizarea de bobine compensatoare.

Bobina compensatoare este formata din conductoare incorporate in fata polului, care sunt paralele cu axul si transporta un curent de armatura intr-o directie opusa directiei curentului din conductoarele armaturii de sub acest arc pol. Cu compensarea completa, campul principal este restabilit. Acest lucru reduce, de asemenea inductorul circuitului armaturii si imbunatateste raspunsul sistemului.Bobina compensatoare functioneaza in mod satisfacator indiferent de sarcina, directia de rotatie si modul de operare. Evident, este de ajutor in comutatie intrucat bobina inter-polara devine scutita de obligatia de a compensa forta magneto-motrice a armaturii de sub arcul polar.

Leave a Reply